Нурутдинов Р.Г. Гидравлические машины. Учебное пособие
Подождите немного. Документ загружается.
Изменяя эксцентриситет, можно регулировать подачу насоса На рисунке 7.6 показаны
положения ротора многопластинчатого насоса при разных эксцентриситетах.
101
Рисунок 7.6
Таким образом, пластинчатые насосы бывают регулируемые и нерегулируемые.
Развиваемое ими давление не превышает 100 кгс/см2, подача до 265 л/мин при числах
оборотов ротора 500-1200 в минуту.
Для повышения давления применяются нерегулируемые пластинчатые насосы
многократного (двух-, трех-, и четырехкратного) действия.
На рисунке 7.7 представлен насос двукратного действия. Его корпус имеет
эллиптическую форму, а вместо пружин под пластины через кольцевой зазор поступает
жидкость из полости нагнетания.
Рисунок 7.7
102
Давление насосов многократного действия достигает 175кгс/см2, а подача 378
л/мин при более высоких числах оборотов до 1800-300 в минуту.
КПД пластинчатых насосов обычно составляет 0,4-0,82. Пластинчатые насосы
отличаются простотой и надежностью конструкции, компактностью и малым весом. Они
находят широкое применение в механизмах подачи металлорежущих станков, в дорожно-
транспортных машинах и т.п.
7.4 Радиально- и аксиально-поршневые насосы
В гидросистемах высоких давлений (до 700кгс/смч2) находят широкое применение
роторные поршневые насосы.
Различают радиально-поршневые насосы с радиально относительно оси вращения
ротора расположением цилиндров и аксиально-поршневые насосы с аксиальным
относительно оси вращения цилиндрового блока расположением цилиндров. В первых
насосах движение поршней происходит в одной плоскости, во вторых - в пространстве.
Радиальные насосы более громоздки и тихоходны по сравнению с аксиальными.
На рисунке 7.8 показана схема радиально-поршневого насоса, который имеет
неподвижный корпус 1 с эксцентрично расположенным внутри него ротором 2 с блоками
цилиндров 3. Оси цилиндров пересекаются в центре вращения ротора, где имеется
неподвижная планка 4, перекрывающая всасывающее и нагнетательное окна, которые
сообщаются с рабочими насосами .
По существу радиально-поршневой насос является многоцилиндровым поршневым
насосом одностороннего действия, поршень (плунжер) каждого из цилиндров совершает
одну пару ходов за один полный оборот ротора.
Рисунок 7.8
Для создания более равномерной подачи насосы имеют 513 цилиндров.
Идеальная подача одного цилиндра радиально-поршневого насоса равна
103
,
4
2
11
Sn
d
nVQ
где
4
2
d
=
f
- площадь поршня; S- длина хода поршня, равная
e2
(
e
-
эксцентриситет).
Радиально-поршневой насос имеет z цилиндров, поэтому его подача составит
efnzQ
T
2
.
104
Регулирование подачи насоса осуществляется изменением эксцентриситета. Для
увеличения подачи насосы выполняются многорядными (до шести рядов), при этом число
цилиндров насоса, может достигать 54 и более.
Наша промышленность выпускает такие насосы с подачей 50, 100, 200 и
400 л/мин на давление до 200 кгс/см2 (n =5001000 об/мин).
Рисунок 7.9
105
Аксиально-поршневой насос представлен на рисунке 7.9 Насос состоит из блока
цилиндров 1 с поршнями (плунжерами) 2, головки которых упираются в наклонную шайбу
3. Угол наклона шайбы относительно оси цилиндров определяет величину хода поршней.
Поршни выполняются в виде плунжеров, внутри которых размещена
пружина 4. Блок цилиндров вращается относительно своей оси, что позволяет
распределять жидкость через окна в опорно-распределительном диске 5. Число цилиндров
в блоке составляет 79, максимальный угол наклона 20.
Идеальная подача аксиально-поршневого насоса равна
zDtg
d
Q
T
4
2
,
где d и
z
-диаметр и число цилиндров; D -диаметр, окружности, по которой
расположены оси цилиндров; у- угол между осями блоков цилиндров к наклонной шайбой.
Аксиальные насосы с подачей до 400 л/мин выпускают на давления до 550 кгс/см2
и насосы с малыми подачами - на давления 700 кгс/см2, причем число оборотов этих
насосов составляет 1000-2000 в минуту, к.п.д. достигает 0,95.
Аксиально-поршневые насосы имеют многочисленные конструктивные
разновидности: с бесшатунным приводом и точечным контактом сферических торцов
поршней с наклонной шайбой; с бесшатунным приводом бескарданного типа; с шатунным
приводом и силовым карданом; с шатунным приводом и не- силовым карданом. Общим
для всех конструкций является преобладающее применение торцового распределения
жидкости.
8 ГИДРОТУРБИНЫ
8.1 Основные показатели гидротурбин
Гидравлические турбины в качестве гидродвигателей нашли широкое
использование как стационарные машины на гидроэлектростанциях, а также как
передвижные - в турбобурах, применяемых при бурении скважин для добычи нефти и газа.
Конкретные условия эксплуатации гидравлических турбин определяют большое
разнообразие их конструкций.
Гидротурбина, являясь гидродвигателем, характеризуется такими показателями
работы, как крутящий момент на валу М, угловая скорость вращения вала
, эффективная
мощность Nэф и коэффициент полезного действия
.
Размерности этих параметров следующие:
,2;/;, nсрадкГмНмМ
где п- частота вращения в секунду (число оборотов вала в единицу
времени).
Произведение крутящего момента на угловую скорость вала называется
эффективной мощностью - мощность, которая может быть использована исполнительной
машиной (например, долотом).
Мощность потока жидкости, обеспечивающего действие гидротурбины,
представляет собой гидравлическую мощность:
где Q - объемный расход жидкости в турбобуре, соответствующий подаче насоса;
р- перепад давления, т.е. разность давлений на входе в гидротурбину и на выходе из нее.
Коэффициент полезного действия турбины - это отношение эффективной
мощности к гидравлической
Необходимость соединения производного двигателя большой мощности с
исполнительными машинами (насосами, лебедками и др.), выполняющими
технологические процессы с колеблющимися нагрузками, потребовала создания
трансмиссий, которые воспринимают такие нагрузки, позволяют работать при переменной
;
MN
эф
скорости выходного звена и облегчают автоматизацию процесса передачи энергии. Такими
трансмиссиями являются гидропередачи (турбопередачи), которые включают лопастные
колеса насоса и турбины.
В технической литературе одинаково используются термины:
гидропередачи и турбопередачи, гидромуфты и турбомуфты, гидротрансформаторы и
турботрансформаторы. В тексте используется термин «турбо».
8.2 Устройство и классификация турбин
Гидравлической турбиной называется гидравлический двигатель, служащий для
преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию вращения вала
турбины.
Гидравлическая турбина состоит из двух основных частей: неподвижного
направляющего аппарата - статора, придающего потоку жидкости вполне определенное
направление, и вращающегося рабочего колеса - ротора, имеющего лопасти, воздействуя
на которые поток жидкости передает свою энергию, приводя ротор во вращение.
Помимо этих частей турбина имеет регулирующее устройство, чтобы
поддерживать определенный режим работы турбины, отсасывающую трубу для отвода
жидкости из турбины.
Представим принципиальную схему турбины (рисунок 8.1), она имеет основные
части: вращающий ротор с лопатками 1, неподвижный лопаточный статор 2,
отсасывающую трубу 3 и вал 4.
Рисунок 8.1
Рассмотрим некоторые принципы классификации гидравлических турбин:
1 По направлению движения жидкости в роторе турбины бывают:
радиальные (рисунки 8.2 и 8.3), радиально-осевые, осевые и тангенциальные.
Рисунок 8.2
Рисунок 8.2
На рисунке 8.2 представлена схема гидравлической турбины с внешним подводом
жидкости центростремительная турбина Френсиса. Она состоит из статора 1, ротора 2, вала
3 и подводящего канала 4.
Рисунок 8.3